Verfahren zur selbsttätigen Regelung der Temperatur eines Drehrohrofens . und Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur selbsttätigen Regelung der Temperatur eines Drehrohrofens, welcher Ofen mit Regeleinrichtungen für die Brenn materialzufuhr zum Ofen und die Umdre hungszahl des Ofens versehen ist, sowie auf eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Ver fahrens.
Es sind schon mehrere Verfahren einer solchen Regelung bekannt; beispielsweise ist es bekannt, vor dem\ Austrittsende des Ofens ein Strahlungspyrometer anzubringen, wel ches durch eine Öffnung im Endboden des Ofens gegen die Flamme oder das Futter des Ofens gerichtet ist. Die-Stromschwanküngen, die im Pyrometer infolge des wechselnden Strahlungsgrades entstehen, werden in einem Temperaturregler in Impulse umgesetzt, die irgendwie zur Regelung des Betriebes des Ofens dienen.
Bei einem Verfahren wie das angedeutete wird eine Änderung der Tem peratur des Ofens in der Brennzone verhält- nismässig bald, wie erwünscht, solche Ände- rungen in den Betriebsverhältnissen des Ofens bewirken können, die der eintretenden Temperaturänderung derart entgegenwirken, so dass eine gleichmässige Betriebstemperatur erhalten wird.
Bei den meisten Prozessen aber, wofür Drehrohröfen verwendet werden, und besonders bei der Anwendung dieser Öfen zum Zementbrennen, entwickelt sich beson ders im Falle von moderneren Öfen in der Brennzone -eine beträchtliche Menge Staub, die das Vordringen der Licht- und Wärme strahlen zum Strahlungspyrometer in grossem Ausmass behindert.
Zu demselben Zweck hat man versucht, thermoelektrische Pyrömeter in das Futter des Ofens einzubauen. Die zum Regeln in Frage kommende Temperatur ist die Tem peratur der Brennzone; wegen der hohen im Futter der Brennzone J herrschenden Tem peratur ist es jedoch nicht möglich, derartige Pyrometer in dem Abschnitt. des Ofens anzu- bringen, wo das eigentliche Brennen vor sich geht. Man hat deshalb das Pyrometer weiter unten im Ofen angebracht.
Der Ein bau des Pyrometers in das Ofenfutter, sei es in der Brennzone oder weiter unten, ist iuU- günstig, weil eine eingetretene Änderung der Temperatur in der Brennzone sich erst gar zu lange nach ihrem Eintreten an der Mess- stelle geltend machen wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren be zweckt, die obengeschilderten Nachteile zu vermeiden und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungen des thermoelektrischen Stromes mindestens eines thermoelektrischen. Pyrometers einen Temperaturregler steuern, wobei die Beschickung des Ofens derart vor genommen wird, dass das ausserhalb der Flammenzone des Ofens angeordnete,
von dessen Innenwand ins Ofeninnere ragende Pyrometer mit seiner temperaturempfind- lichen Spitze ungeachtet der augenblicklichen Stellung des Drehrohres des Ofens nicht in Berührung mit .dem zu - brennenden Gut kommt.
Die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein thermoelektrisches Pyrometer mit einer Vorrichtung :ausgerüstet ist, die dessen Äusseres von Staub und sonstigen An sätzen zu reinigen gestattet, zum Zwecke, die Empfindlichkeit des Pyrometers aufrecht zu erhalten.
Die Erfindung ist auf der Annahme basiert, deren Richtigkeit durch Versuche festgestellt worden ist, dass eine eindeutige Abhängigkeit zwischen der Temperatur der Brennzone und der Temperatur der Rauch gase an einer beliebigen Stelle im Ofen herrscht. Wenn die Gase sich schnell durch den Ofen bewegen und das Pyrometer direkt bestreichen, wird eine Änderung der Tem peratur der Brennzone sich an diesem sofort geltend machen.
Wird zum Beispiel die Umdrehungszahl des Ofens konstant gehalten, so kann der Temperaturregler die Brennstoffziüuhr des Ofens steuern, wird aber zum Beispiel die Brennstoffzufuhr konstant gehalten, so kann der Temperaturregler die Umdrehungszahl des Ofens steuern. Im letzteren Fall wird sich eine höhere Temperatur bei kleinerer Ofendrehzahl (kleinere Menge Behandlungs gut) und eine tiefere Temperatur bei grösserer Ofendrehzahl ergeben.
Zum Brennen von Zement hat es sich am zweckmässigsten erwiesen, das Pyrometer oder die Pyrometer an einer solchen Stelle ;m Ofen anzubringen, wo die Temperatur der Rauchgase unter normalen Verhältnissen zwischen 800 und 900 C beträgt.
Die elektrischen Ströme, die infolge der verschiedenen Erhitzung der zwei Löt stellen des Pyrometers entstehen, können über Schleifringe und Bürsten einem Kom- pensationstemperaturregler zugeleitet wer den, welcher zweckmässig die Regeleinrich tung für die Brennstoffzufuhr steuert. ---.
Zur Vermeidung von Überregelung kann der Kompensationsregler mit einer elasti schen Rückführung ausgerüstet werden.
Die beiliegende Zeichnung stellt eine bei spielsweise Ausführungsform einer Vorrich- tung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dar: Fig. 1 zeigt schematisch einen mit dieser Vorrichtung versehenen Drehrohrofen; Fig. 2 ist ein Querschnitt durch den Ofen in Fig. 1 in grösserem Massstab;
Fig. 3 stellt eine Einzelheit dieser Aus führungsform in grösserem Massstab teilweise im Schnitt dar, und Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 3.
Fig. 1 zeigt in voll ausgezogenen Linien die Vorrichtung, mit der die Brennstoffzu fuhr zum Drehrohrofen in Abhängigkeit der Temperatur des Ofens in der Brennzone selbsttätig geregelt werden kann. Mit gestri chelten Linien ist als Alternative die Vor richtung gezeigt, mit der eine entsprechende Regelung der Umdrehungszahl des Ofens durchgeführt werden kann. Das Drehrohr des Ofens ist mit 1 bezeichnet. Es ist mit drei Laufringen 2 und einem Zahnkranz 3 aus gestattet, der mit dem Ritzel 4 im Eingriff ist, welches über das Zahnradgetriebe 5 vom Elektromotor 6 angetrieben wird.
Die Lauf ringe 2 stützen sich auf Rollen 7 ab, die in den Lagern 8 auf Fundamenten 9 ruhen.
Am linken Ende ragt das Rohr 1 in den Endverschluss 10 und am andern Ende ähn- licherweise in die Rauchkammer 11 hinein. Durch dieselbe und in das Rohr 1 hinein ist ferner ein Zufuhrrohr für das zu behandelnde Material, zum Beispiel den Schlamm oder das Rohmehl, geführt. Dieses Rohr ist jedoch auf der Zeichnung nicht angegeben.
Der Brenn stoff, und zwar gewöhnlich Kohlenstaub, wird dem Ofen durch das Rohr 12 zugeführt. Der Brennstoff wird mittels des Gebläses 13 durch das Rohr 12 in den Ofen befördert, indem der Luftstrom den durch das senk rechte Rohr 15 fallenden kommenden Brenn stoff mit sich reisst. Die Zufuhr zum genann ten Rohr 15 kann beispielsweise mittels einer Schnecke 14 erfolgen, die von einem Elek tromotor 16 angetrieben wird. An Stelle der Schnecke kann eine andere zuverlässige Zu- leitungsanordnung verwendet werden.
Das weit in das Drehrohr 1 des Ofens hineinragende thermoelektrische Pyrometer ist am besten aus Fig. 2 ersichtlich. Seine Lötstelle ist vom Rohr 26 geschützt, und die Drähte der Zuleitung 27 desselben, die in Ge stalt eines Kabels den Kabelendverschluss 28 verlassen, sind je mit einem Schleifring 17 verbunden.
Auf demselben liegen die Bürsten 18 auf, an welche die Leitungen 19 ange schlossen sind, die mit einem Temperatur regler 20 verbunden sind. Die Steuerimpulse des letzteren werden durch das Kabel 21 zum Kabelverteilungskasten 22 gesandt, in den auch das Speisekabel 23 einmündet.
Die mit a bezeichneten Überweisungszahlen in den Figuren beziehen sich auf den alter nativen Fall, wo nicht die Brennstoffzufuhr des Ofens, sondern die Umdrehungszahl des selben mittels des Pyrometers gesteuert wird. Vom Kabelverteilungskasten 22 bezw. 22a wird das Kabel 24 (24a) über den Drehzahl regler 42 (42a) zum Motor 16 (6) geführt. Wie erwähnt, treibt der Motor 16 die Brenn- stoffzuleitungsschnecke und der Motor 6 das Drehrohr des Ofens.
Im vorliegenden Fall wird zum Beispiel ein Kompensationstemperaturregler mit ela stischer Rückführung verwendet, der bei spielsweise (siehe Archiv für technisches MessenJ 062-11) eine WheatstonescheBrücke enthält, in deren einer Diagonale das Pyro- meter zusammen mit einem veränderlichen Widerstand und einem sehr empfindlichen Drehspulinstrument in' Reihe eingeschaltet ist. In der zweiten. Diagonale befinden sich eine Batterie, ein veränderlicher Widerstand und ein Amperemeter.
In den vier Zweigen sind verschiedene Widerstände vorgesehen. Eine Änderung des thermoelektrischen Stro mes des Pyrometers bewirkt, dass das Dreh- spulinstrument einen Ausschlag macht, dessen Grösse und Dauer für die Länge bezw. An zahl einer Reihe kurzdauernder Impulse mass gebend sind, die vom Regler abgegeben wer den. Für jeden Impuls bewegt sich der Dreh zahlregler des zu steuernden Motors eine ge wisse Strecke, was eine Verminderung oder Vergrösserung der Drehzahl des Motors be wirkt.
Durch die verschiedenen Einstellungs möglichkeiten der Einrichtung ist man im stande, dieselbe verschiedenen Temperatur bereichen und verschiedenen Reaktionszeiten anzupassen. Die elektrische Rückführung be wirkt, dass die Einrichtung nach Aussendung einer geringen Anzahl Steuerimpulse infolge einer Änderung des Thermostromes eine an gemessene Zeitverzögerung in der Aussendung von weiteren Impulsen eintreten lässt, bis die ersten Impulse sich vermittels der vom Tem peraturregler gesteuerten Vorrichtungen in einer Temperaturkorrektur ausgewirkt haben.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass die Schleif ringe 17 durch die Isolierstücke 25 in einer angemessenen Entfernung vom Mantel des Ofens 1 gehalten sind, in dessen Innern das zu brennende Gut durch 29 angedeutet ist. Infolge der Umdrehung des Ofens in der Richtung des Pfeils wird das Gut schräg an gehäuft. Die Beschickung des Ofens wird nur so vorgenommen, .dass die temperaturemp findliche Spitze des Pyrometers nie von Ma terial gedeckt, sondern nur von den Gasen bestrichen wird.
Der notwendige rasche Temperaturaus gleich zwischen Pyrometer und diesen Gasen kann durch vom durch den Ofen wandernden Gut herrührendem; sich auf dem Pyrometer ansetzendem Staub beeinträchtigt werden.
Das Pyrometer muB deshalb mit einer Au- ordnung zur Reinigung desselben von solchen Materialansätzen ausgerüstet sein. Eine der artige Anordnung kann von Hand betätigt werden, was aber dann häufig und regelmässig geschehen muss, um nicht zu Schwankungen Anlass zu .geben.
Besser ist es, die Anordnung selbsttätig wirken zu lassen;- beispielsweise kann. man sie' als eine selbsttätige Schaber anordnung ausbilden, deren Schabbewegung durch die Drehung des Ofens bewerkstelligt wird.
- Fig. 3 zeigt ein thermoeleklrisches Pyro- meter mit einer selbsttätigen Schaberanord- nung, die Jazu-.dient, dass Pyrometer während des Betriebes von Staub oder sonstigen An sätzen frei zu halten.
Das Pyrometer ist durch ein Loch im. Drehrohr 1 -in das Innere des Ofens hineingeführt. Das Loch und ein Teil eines Schutzrohres 26 sind, an der Innenseite des Ofens von einem Stützrohr 30 und an der Aussenseite von einem Flansch 31 umgeben, wobei Stützrohr und Flansch mittels Bolzen 32 an dem das Loch umgebenden Teil des Rohres 1 befestigt sind.
Das Pyrometer ist zwischen den zwei Teilen einer Brücke 33 festgespannt; deren Vorderteil der Übersicht- lichkeit halber in Fig. 3 entfernt ist. In einer Eindrehung im Flansch 31 und das Schutz rohr 26 lose umschliessend ruht das. Sperrad- 34, auf welchem ein Blinkhebel 35 lose ge lagert ist, der ein verschiebbares Gewicht 36 trägt.
Die beiden Sperrhaken der Blinkvor- richtung, die mit 37 und: 38 bezeichnet sind, sind auf dem Blinkhebel bezw. dem Flansch 31 gelagert. Das Sperrad geht nach abwärts in das Schaberrohr 39 über, das, wie aus der Figur ersichtlich, sich dicht an deri vordern Teil des Schutzrohres 26 anschliesst.
An der Spitze desselben ist das Schaberrohr mit einem oder mehreren schraubenlinienförmigenSeMit- zen versehen, so dass vom Schaberrohr an die ser Stelle nur ein oder mehrere Zipfel 40 übrig bleiben,
die beim Drehen des Schaberrohres um das Schutzrohr die temperaturempfind- liche Stelle desselben von Ansätzen frei lhal- ten. Die Bewegung des Schaberrohres 39 um das Schutzrohr wird mittels des Blinkmecha- nismus bewerkstelligt. Der Blinkhebel kann nur eine beschrankte Bewegung ausführen,
und die Aussenstellungen der Bewegung sind symmetrisch in bezug auf eine Ebene durch die Achsen des Ofens und des Pyrometers (Fig. 4). Die an dem einen Teil der Brücke 33 befestigten federnden Anschläge 41 bilden die Begrenzungen.
Es ergibt sich dann un- mittelbar, dass der Blinkhebel infolge der Ge wichtsbelastung zweimal während einer Ofen- umdrehung unter Einwirkung der Schwerkraft von der einen Aussenstellung in die andere schwingen wird, und dass er bei einer dieser Bewegungen das Schaberrohr mitdreht,
so dass letzteres mit sehr kurzen Zwischenräumen dauernd eine gewisse Strecke in derselben Richtung gedreht wird.